1 引言
硯山平遠街高速公路是國道主干線GZ75云南境內(nèi)的一段，是云南省建設(shè)三縱三橫，九大通道框架網(wǎng)中連接廣西，出海通邊的主要通道，是滇中與滇東南的運輸大動脈，對云南的政治經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。
硯平高速公路全長67.133千米，比原老公路國道323線縮短了18千米。該段公路設(shè)計行車速度為80千米/小時，路基寬度為24.5米。路線呈北東～南西向延伸，經(jīng)過區(qū)域高程為1400～1680米。路線所在區(qū)域多為碳酸鹽巖溶喀斯特地貌，構(gòu)造剝蝕低中山地貌，巖溶洼地，石芽殘丘眾多，在路線經(jīng)過的局部地段，地形坡度較大，山坡坡度達250～450。公路所經(jīng)地段，有的自然高陡邊坡存在危巖、崩塌外，同時公路開挖形成的人工邊坡也有大量的崩塌與落石。對公路的安全存在嚴重危害，須采取有效防護措施，針對硯平高速公路邊坡的特點，在邊坡防護方案的選擇方上，指揮部經(jīng)多方考察論證，并在試驗工程的基礎(chǔ)上，最后經(jīng)招標確定采用瑞士布魯克成都工程公司的SNS柔性防護系統(tǒng)對邊坡進行防護。
2 場地環(huán)境特征和邊坡危害性分析
2.1 地形地貌地質(zhì)特征簡況
硯平高速公路采用SNS柔性防護系統(tǒng)的段落主要集中在K11～K13和K29～K37高邊坡路段。這兩段都為碳酸鹽巖溶地貌，屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，地形起伏較大，有的位置自然邊坡較陡。如K32+100的北側(cè)地形坡度300～320，K33+600北側(cè)地形坡度達430.
K11～K13和K29～K37這兩段巖石為三疊系中統(tǒng)個舊組（T2g）的灰白色、灰褐色灰?guī)r及白云巖，一般呈厚層狀。由于該地區(qū)斷層和禢皺等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，致使巖體破碎，節(jié)理裂縫發(fā)育，而且?guī)r溶發(fā)育?；趶?fù)雜的地形地貌和地質(zhì)條件，因而在高速公路路基開挖后沿線邊坡存在經(jīng)常發(fā)生崩塌落石的危險。
2.2 邊坡的穩(wěn)定性評價及危害性分析
K10+300～+480段右側(cè)邊坡，坡度560～590，邊坡高92m，為灰?guī)r，呈厚層狀，個別位置呈薄層狀，有數(shù)條小型斷層和巨型節(jié)理。K32+410～+600，K32+680～+940、K32+880～K33+060等三段，邊坡高40～63m，邊坡坡度為530～580，巖性都是灰?guī)r，由于斷層節(jié)理裂縫極為發(fā)育，巖體松散破碎，路基經(jīng)人工爆破開挖后，邊坡上碎石、塊石較多，易產(chǎn)生崩塌落石，危及行車安全和人們的生命安全。再如K36+070～+301左側(cè)邊坡，邊坡高度為58m，該段巖性為三疊系的灰?guī)r，巖體呈厚層狀，巖層產(chǎn)狀傾向1780，傾角330.巖體中發(fā)育2組節(jié)理，路基經(jīng)爆破開挖后，也將導(dǎo)致邊坡上的巖體易發(fā)生崩塌落石等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
由于K11～K13和K29～K37兩段灰?guī)r地段的多個邊坡都屬于高陡邊坡，而且受人為爆破的影響，巖體破碎，邊坡的崩塌落石比較嚴重，若不作防護，將嚴重危及行車安全，故必須對這些邊坡進行徹底整治。
3 防護措施及方案的比較
為確保硯平高速公路運營的安全， 對邊坡存在崩塌落石的工程隱患做了下面幾種防護方案進行比較分析。
3.1 護面墻和漿砌片石護坡
由于K11～K13和K29～K37兩段的數(shù)十個邊坡都是屬于高陡邊坡，如果全部采用通常的防護方法，即護面墻和漿砌片石護坡，從工程結(jié)構(gòu)和工程量上都很大，且施工工期長。這些高邊坡地段危巖分布高，采用漿砌片石護坡，自身重量砌得太高后，不能保證自身的穩(wěn)定性，而且嚴重破壞了自然景觀，從防護效果和綠化方面，這兩種防護方法都不是一種理想的方案。
3.2 掛網(wǎng)噴漿
這種方法主要是用來防護邊坡巖體的風化剝蝕，以及防止小巖塊和碎石的松動滾落，而對于防止危巖落石并不理想。這種方法將導(dǎo)致硯平公路的這兩段高邊坡全部寸草不生的邊坡，將嚴重破壞自然景觀，而且由于云南地處高原，陽光充足，陽光反射，還可能造成行車安全問題。該方法造價也較高，施工工期長，同時，若某點發(fā)生崩塌落石，可能引起大片掛網(wǎng)噴漿邊坡的破壞，所以，這種方法對落石防護效果極不理想，而且，隨著人們生態(tài)意識的提高，該方法已逐漸淘汰。
3.3 SNS柔性防護系統(tǒng)
3.3.1 SNS柔性防護的概念、類型和特點
SNS（safety netting System）柔性防護系統(tǒng)是利用鋼繩網(wǎng)作為主要構(gòu)成部分來防止崩塌落石危害的柔性安全防護系統(tǒng)，其與以圬工結(jié)構(gòu)為代表的傳統(tǒng)方法的主要差別在于系統(tǒng)本身具有的柔性和高強度，更能適應(yīng)于抗擊集中荷載和高沖擊荷載，且在大量的室內(nèi)外試驗和理論分析計算基礎(chǔ)上建立的標準化部件形式，使系統(tǒng)的設(shè)計計算原理趨于科學化和標準化。此外，系統(tǒng)設(shè)置后的較小視覺干擾和限度的維持原始地貌和植被，同時可進行人工綠化，在美化環(huán)境方面的社會效益是其他方法無法比擬的。
該系統(tǒng)包括主動系統(tǒng)和被動系統(tǒng)兩個類型，主動防護系統(tǒng)通過錨桿和支撐繩固定方式將鋼繩網(wǎng)覆蓋在有潛在崩塌落石災(zāi)害的坡面上，從而通過阻止崩塌落石發(fā)生或限制崩巖運動范圍來實現(xiàn)防止崩塌落石危害的目的。根據(jù)硯平高速公路邊坡的地質(zhì)條件和潛在落石特征，選用SNS主動系統(tǒng)對邊坡進行了防護。
崩塌落石邊坡的一些傳統(tǒng)防護方法，已不能適應(yīng)我們安全的防護要求。而崩塌與落石危害的主要特征是具有強大的動力沖擊破壞作用，以剛性結(jié)構(gòu)去抵抗動力沖擊，從原理上就存在事倍功半的弊端，其結(jié)果是必須在存在落石危害的陡峭山坡上建立龐大的攔石結(jié)構(gòu)，為此要尋找開挖龐大的基礎(chǔ)，要搬運大量的建筑材料，工程進度緩慢，勞動強度大，施工安全程度低，施工干擾大，甚至可能因此而使防護結(jié)構(gòu)成為人為的落石來源。因此，我們借用以柔克剛的思想，建立柔性防護結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)事半功倍的防護效果。
不難看出，不論是從現(xiàn)有坡面地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)本身的不足，還是從各類與巖土工程有關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)步伐的加快、規(guī)模和等級的提高以及相關(guān)施工技術(shù)水平的提高上，都迫切要求深入開展坡面地質(zhì)災(zāi)害的研究防治工作，尋求一種施工簡單易行、技術(shù)先進、安全可靠、環(huán)保效果好、經(jīng)濟合理的防治新技術(shù)，SNS柔性防護系統(tǒng)可解決這種矛盾。
3.3.2 SNS主動防護系統(tǒng)的原理
SNS主動防護系統(tǒng)按主要構(gòu)成分為鋼絲繩網(wǎng)、普通鋼絲格柵（常稱鐵絲格柵）和 TECCO 高強度鋼絲格柵三類，前兩者通過鋼絲繩錨桿或支撐繩固定方式，后者通過鋼筋（可施加預(yù)應(yīng)力）或鋼絲繩錨桿（有邊沿支撐繩時采用）、專用錨墊板以及必要時的邊沿支撐繩等固定方式，將作為系統(tǒng)主要構(gòu)成的柔性網(wǎng)覆蓋在有潛在地質(zhì)災(zāi)害的坡面上，從而實現(xiàn)其防護目的。
SNS標準主動防護系統(tǒng)常用于坡面崩塌、危巖、落石、風化剝落、溜坍、溜滑或塌落類地質(zhì)災(zāi)害加固防護，其明顯特征是采用系統(tǒng)錨桿固定，并根據(jù)柔性網(wǎng)的不同，分別通過支撐繩和縫合張拉（鋼絲繩網(wǎng)和鐵絲格柵）或預(yù)應(yīng)力錨桿（TECCO-65格柵）來對柔性網(wǎng)部分實現(xiàn)預(yù)張，從而對整個邊坡形成連續(xù)支撐，其預(yù)張拉作業(yè)使系統(tǒng)盡可能緊貼坡面并形成了抑制局部巖土體移動或在發(fā)生局部位移或破壞后將其裹縛（滯留）原位附近的預(yù)應(yīng)力，從而實現(xiàn)其主動防護（加固）功能。該系統(tǒng)在施工工藝上為確保其盡可能緊貼坡面，錨桿孔口應(yīng)開鑿孔口凹坑（由于系統(tǒng)布置的靈活性，?？稍谠试S范圍內(nèi)利用天然低凹位置設(shè)置錨桿，從而適當減少孔口凹坑的開鑿）。
該系統(tǒng)在作用原理上類似于噴錨和土釘墻等面層護坡體系，但因其柔性特征能使系統(tǒng)將局部集中荷載向四周均勻傳遞以充分發(fā)揮整個系統(tǒng)的防護能力，即局部受載，整體作用，從而使系統(tǒng)能承受較大的荷載并降低單根錨桿的錨固力要求。此外，由于系統(tǒng)的開放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問題；該系統(tǒng)除對穩(wěn)定邊坡有一定貢獻外，同時還能抑制邊坡遭受進一步的風化剝蝕，且對坡面形態(tài)特征無特殊要求，不破壞和改變坡面原有地貌形態(tài)和植被生長條件，其開放特征給隨后或今后有條件并需要時實施人工坡面綠化保留了必要的條件，綠色植物能夠在其開放的空間上自由生長，植物根系的固土作用與坡面防護系統(tǒng)結(jié)為一體，從而抑制坡面破壞和水土流失，反過來又保護了地貌和坡面植被，實現(xiàn)的邊坡防護和環(huán)境保護目的。
硯山平遠街高速公路是國道主干線GZ75云南境內(nèi)的一段，是云南省建設(shè)三縱三橫，九大通道框架網(wǎng)中連接廣西，出海通邊的主要通道，是滇中與滇東南的運輸大動脈，對云南的政治經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。
硯平高速公路全長67.133千米，比原老公路國道323線縮短了18千米。該段公路設(shè)計行車速度為80千米/小時，路基寬度為24.5米。路線呈北東～南西向延伸，經(jīng)過區(qū)域高程為1400～1680米。路線所在區(qū)域多為碳酸鹽巖溶喀斯特地貌，構(gòu)造剝蝕低中山地貌，巖溶洼地，石芽殘丘眾多，在路線經(jīng)過的局部地段，地形坡度較大，山坡坡度達250～450。公路所經(jīng)地段，有的自然高陡邊坡存在危巖、崩塌外，同時公路開挖形成的人工邊坡也有大量的崩塌與落石。對公路的安全存在嚴重危害，須采取有效防護措施，針對硯平高速公路邊坡的特點，在邊坡防護方案的選擇方上，指揮部經(jīng)多方考察論證，并在試驗工程的基礎(chǔ)上，最后經(jīng)招標確定采用瑞士布魯克成都工程公司的SNS柔性防護系統(tǒng)對邊坡進行防護。
2 場地環(huán)境特征和邊坡危害性分析
2.1 地形地貌地質(zhì)特征簡況
硯平高速公路采用SNS柔性防護系統(tǒng)的段落主要集中在K11～K13和K29～K37高邊坡路段。這兩段都為碳酸鹽巖溶地貌，屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，地形起伏較大，有的位置自然邊坡較陡。如K32+100的北側(cè)地形坡度300～320，K33+600北側(cè)地形坡度達430.
K11～K13和K29～K37這兩段巖石為三疊系中統(tǒng)個舊組（T2g）的灰白色、灰褐色灰?guī)r及白云巖，一般呈厚層狀。由于該地區(qū)斷層和禢皺等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，致使巖體破碎，節(jié)理裂縫發(fā)育，而且?guī)r溶發(fā)育?；趶?fù)雜的地形地貌和地質(zhì)條件，因而在高速公路路基開挖后沿線邊坡存在經(jīng)常發(fā)生崩塌落石的危險。
2.2 邊坡的穩(wěn)定性評價及危害性分析
K10+300～+480段右側(cè)邊坡，坡度560～590，邊坡高92m，為灰?guī)r，呈厚層狀，個別位置呈薄層狀，有數(shù)條小型斷層和巨型節(jié)理。K32+410～+600，K32+680～+940、K32+880～K33+060等三段，邊坡高40～63m，邊坡坡度為530～580，巖性都是灰?guī)r，由于斷層節(jié)理裂縫極為發(fā)育，巖體松散破碎，路基經(jīng)人工爆破開挖后，邊坡上碎石、塊石較多，易產(chǎn)生崩塌落石，危及行車安全和人們的生命安全。再如K36+070～+301左側(cè)邊坡，邊坡高度為58m，該段巖性為三疊系的灰?guī)r，巖體呈厚層狀，巖層產(chǎn)狀傾向1780，傾角330.巖體中發(fā)育2組節(jié)理，路基經(jīng)爆破開挖后，也將導(dǎo)致邊坡上的巖體易發(fā)生崩塌落石等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
由于K11～K13和K29～K37兩段灰?guī)r地段的多個邊坡都屬于高陡邊坡，而且受人為爆破的影響，巖體破碎，邊坡的崩塌落石比較嚴重，若不作防護，將嚴重危及行車安全，故必須對這些邊坡進行徹底整治。
3 防護措施及方案的比較
為確保硯平高速公路運營的安全， 對邊坡存在崩塌落石的工程隱患做了下面幾種防護方案進行比較分析。
3.1 護面墻和漿砌片石護坡
由于K11～K13和K29～K37兩段的數(shù)十個邊坡都是屬于高陡邊坡，如果全部采用通常的防護方法，即護面墻和漿砌片石護坡，從工程結(jié)構(gòu)和工程量上都很大，且施工工期長。這些高邊坡地段危巖分布高，采用漿砌片石護坡，自身重量砌得太高后，不能保證自身的穩(wěn)定性，而且嚴重破壞了自然景觀，從防護效果和綠化方面，這兩種防護方法都不是一種理想的方案。
3.2 掛網(wǎng)噴漿
這種方法主要是用來防護邊坡巖體的風化剝蝕，以及防止小巖塊和碎石的松動滾落，而對于防止危巖落石并不理想。這種方法將導(dǎo)致硯平公路的這兩段高邊坡全部寸草不生的邊坡，將嚴重破壞自然景觀，而且由于云南地處高原，陽光充足，陽光反射，還可能造成行車安全問題。該方法造價也較高，施工工期長，同時，若某點發(fā)生崩塌落石，可能引起大片掛網(wǎng)噴漿邊坡的破壞，所以，這種方法對落石防護效果極不理想，而且，隨著人們生態(tài)意識的提高，該方法已逐漸淘汰。
3.3 SNS柔性防護系統(tǒng)
3.3.1 SNS柔性防護的概念、類型和特點
SNS（safety netting System）柔性防護系統(tǒng)是利用鋼繩網(wǎng)作為主要構(gòu)成部分來防止崩塌落石危害的柔性安全防護系統(tǒng)，其與以圬工結(jié)構(gòu)為代表的傳統(tǒng)方法的主要差別在于系統(tǒng)本身具有的柔性和高強度，更能適應(yīng)于抗擊集中荷載和高沖擊荷載，且在大量的室內(nèi)外試驗和理論分析計算基礎(chǔ)上建立的標準化部件形式，使系統(tǒng)的設(shè)計計算原理趨于科學化和標準化。此外，系統(tǒng)設(shè)置后的較小視覺干擾和限度的維持原始地貌和植被，同時可進行人工綠化，在美化環(huán)境方面的社會效益是其他方法無法比擬的。
該系統(tǒng)包括主動系統(tǒng)和被動系統(tǒng)兩個類型，主動防護系統(tǒng)通過錨桿和支撐繩固定方式將鋼繩網(wǎng)覆蓋在有潛在崩塌落石災(zāi)害的坡面上，從而通過阻止崩塌落石發(fā)生或限制崩巖運動范圍來實現(xiàn)防止崩塌落石危害的目的。根據(jù)硯平高速公路邊坡的地質(zhì)條件和潛在落石特征，選用SNS主動系統(tǒng)對邊坡進行了防護。
崩塌落石邊坡的一些傳統(tǒng)防護方法，已不能適應(yīng)我們安全的防護要求。而崩塌與落石危害的主要特征是具有強大的動力沖擊破壞作用，以剛性結(jié)構(gòu)去抵抗動力沖擊，從原理上就存在事倍功半的弊端，其結(jié)果是必須在存在落石危害的陡峭山坡上建立龐大的攔石結(jié)構(gòu)，為此要尋找開挖龐大的基礎(chǔ)，要搬運大量的建筑材料，工程進度緩慢，勞動強度大，施工安全程度低，施工干擾大，甚至可能因此而使防護結(jié)構(gòu)成為人為的落石來源。因此，我們借用以柔克剛的思想，建立柔性防護結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)事半功倍的防護效果。
不難看出，不論是從現(xiàn)有坡面地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)本身的不足，還是從各類與巖土工程有關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)步伐的加快、規(guī)模和等級的提高以及相關(guān)施工技術(shù)水平的提高上，都迫切要求深入開展坡面地質(zhì)災(zāi)害的研究防治工作，尋求一種施工簡單易行、技術(shù)先進、安全可靠、環(huán)保效果好、經(jīng)濟合理的防治新技術(shù)，SNS柔性防護系統(tǒng)可解決這種矛盾。
3.3.2 SNS主動防護系統(tǒng)的原理
SNS主動防護系統(tǒng)按主要構(gòu)成分為鋼絲繩網(wǎng)、普通鋼絲格柵（常稱鐵絲格柵）和 TECCO 高強度鋼絲格柵三類，前兩者通過鋼絲繩錨桿或支撐繩固定方式，后者通過鋼筋（可施加預(yù)應(yīng)力）或鋼絲繩錨桿（有邊沿支撐繩時采用）、專用錨墊板以及必要時的邊沿支撐繩等固定方式，將作為系統(tǒng)主要構(gòu)成的柔性網(wǎng)覆蓋在有潛在地質(zhì)災(zāi)害的坡面上，從而實現(xiàn)其防護目的。
SNS標準主動防護系統(tǒng)常用于坡面崩塌、危巖、落石、風化剝落、溜坍、溜滑或塌落類地質(zhì)災(zāi)害加固防護，其明顯特征是采用系統(tǒng)錨桿固定，并根據(jù)柔性網(wǎng)的不同，分別通過支撐繩和縫合張拉（鋼絲繩網(wǎng)和鐵絲格柵）或預(yù)應(yīng)力錨桿（TECCO-65格柵）來對柔性網(wǎng)部分實現(xiàn)預(yù)張，從而對整個邊坡形成連續(xù)支撐，其預(yù)張拉作業(yè)使系統(tǒng)盡可能緊貼坡面并形成了抑制局部巖土體移動或在發(fā)生局部位移或破壞后將其裹縛（滯留）原位附近的預(yù)應(yīng)力，從而實現(xiàn)其主動防護（加固）功能。該系統(tǒng)在施工工藝上為確保其盡可能緊貼坡面，錨桿孔口應(yīng)開鑿孔口凹坑（由于系統(tǒng)布置的靈活性，?？稍谠试S范圍內(nèi)利用天然低凹位置設(shè)置錨桿，從而適當減少孔口凹坑的開鑿）。
該系統(tǒng)在作用原理上類似于噴錨和土釘墻等面層護坡體系，但因其柔性特征能使系統(tǒng)將局部集中荷載向四周均勻傳遞以充分發(fā)揮整個系統(tǒng)的防護能力，即局部受載，整體作用，從而使系統(tǒng)能承受較大的荷載并降低單根錨桿的錨固力要求。此外，由于系統(tǒng)的開放性，地下水可以自由排泄，避免了由于地下水壓力的升高而引起的邊坡失穩(wěn)問題；該系統(tǒng)除對穩(wěn)定邊坡有一定貢獻外，同時還能抑制邊坡遭受進一步的風化剝蝕，且對坡面形態(tài)特征無特殊要求，不破壞和改變坡面原有地貌形態(tài)和植被生長條件，其開放特征給隨后或今后有條件并需要時實施人工坡面綠化保留了必要的條件，綠色植物能夠在其開放的空間上自由生長，植物根系的固土作用與坡面防護系統(tǒng)結(jié)為一體，從而抑制坡面破壞和水土流失，反過來又保護了地貌和坡面植被，實現(xiàn)的邊坡防護和環(huán)境保護目的。